Linux C++ 开发10 - 手把手教你使用valgrind性能分析工具

• 1. 什么是valgrind?
  
• 2. (Ubuntu)安装valgrind
  
• 3. valgrind工具的使用
  
  
  
  • 3.1. 下令的语法格式
    
  • 3.2. 工具选项
    
  • 3.3. LOG信息输出
    
  • 3.4. Demo演示
    
  
  

《Linux C++ 开发9 - 手把手教你使用gprof性能分析工具》一文中，我们解说了gprof工具的使用方法，本文将继承解说valgrind工具的使用方法。
1. 什么是valgrind?

Valgrind 是一个强大的内存分析工具，主要用于内存走漏检测、内存访问错误和性能分析。它是一个开源工具集，包罗多个工具，如Memcheck、Callgrind等。

• Memcheck： 用于检测内存错误，如内存走漏、非法内存访问等。
  
• Callgrind： 用于收集程序运行时的函数调用信息，帮助进行性能分析。
  
• Cachegrind： 它主要用来查抄程序中缓存使用出现的问题。
  
• Helgrind： 它主要用来查抄多线程程序中出现的竞争问题。
  
• Massif： 用于分析程序的内存使用情况，帮助优化内存分配。
  

Valgrind是一套Linux下，开放源代码（GPL V2）的仿真调试工具的集合。
Valgrind由内核（core）以及基于内核的其他调试工具组成。内核类似于一个框架（framework），它模拟了一个CPU情况，并提供服务给其他工具；而其他工具则类似于插件 (plug-in)，利用内核提供的服务完成各种特定的内存调试任务。

注意事项：

• valgrind不会自动的查抄程序的每一行代码，只会查抄运行到的代码分支。
  
• 编译代码时，发起增加-g -o0选项，不要使用-o1、-o2选项。如许错误信息才能定位到代码行。
  

2. (Ubuntu)安装valgrind

1. # 更新软件源
2. sudo apt-get update
3. # 安装valgrind
4. sudo apt-get install valgrind
5. # 验证valgrind是否安装成功
6. valgrind --version

复制代码

3. valgrind工具的使用

3.1. 下令的语法格式

valgrind -q --tool= --log-file=  ./

• -q: -quiet 安静地运行，只打印荣誉的信息，如版本号。
  
• --tool=: 要使用的工具名称，如:memcheck、callgrind，该选项未设置时，默以为memcheck。tool_name可以是
  
  
  
  • memcheck
    
  • callgrind
    
  • cachegrind
    
  • helgrind
    
  • massif
    
  
  
• --log-file=: 日志输出文件。
  
• : 针对tool_name的其他选项。
  

示例：

1. # 内存泄漏检测
2. valgrind -q --tool=memcheck --leak-check=full --log-file=log.txt ./demo05.out
3. # 针对memcheck也可以省略 --tool=memcheck
4. valgrind -q --leak-check=full --log-file=log.txt ./demo05.out

复制代码

3.2. 工具选项

适用于所有Valgrind工具。

• -–tool=: 最常用的选项。运行Valgrind中名为toolname的工具。默认memcheck。
  
• -h --help: 显示帮助信息。
  
• –-version: 显示valgrind内核的版本，每个工具都有各自的版本。
  
• -q --quiet: 安静地运行，只打印错误信息。
  
• -v --verbose: 更具体的信息, 增加错误数统计。
  
• -–trace-children=no|yes: 跟踪子线程? 默认值：[no]
  
• -–track-fds=no|yes: 跟踪打开的文件描述？默认值：[no]
  
• -–time-stamp=no|yes: 增加时间戳到LOG信息? 默认值：[no]
  
• –-log-fd=: 输出LOG到描述符文件 默认值：[2=stderr]
  
• –-log-file=: 将输出的信息写入到filename.PID的文件里，PID是运行程序的进行ID
  
• -–log-file-exactly=: 输出LOG信息到 file
  
• –-log-file-qualifier=: 取得情况变量的值来做为输出信息的文件名。 默认值：[none]
  
• –-log-socket=ipaddr:port: 输出LOG到socket ，ipaddr:port
  

3.3. LOG信息输出

• –xml=yes: 将信息以xml格式输出，只有memcheck可用
  
• –num-callers=: show < numbe r> callers in stack traces [12]
  
• –error-limit=no|yes: 假如太多错误，则停止显示新错误 [yes]
  
• –error-exitcode=: 假如发现错误则返回错误代码 [0=disable]
  
• –db-attach=no|yes: 当出现错误，valgrind会自动启动调试器gdb。[no]
  
• –db-command=: 启动调试器的下令行选项[gdb -nw %f %p]
  

3.4. Demo演示

源码demo05.cpp:

1. #include <iostream>
3. int main()
4. {
5.     int* ptr = new int[10];
6.     ptr[10] = 0; // 数组越界访问
7.     delete[] ptr;
8.     return 0;
9. }

复制代码

编译程序：

1. # 编译demo05.cpp
2. # -g选项使编译结果保留调试符号表，内存分析工具发现错误时才能定位到代码行。
3. g++ -g ./demo05.cpp -o ./demo05.out

复制代码

memcheck的使用：

1. # 内存检测
2. valgrind -q --tool=memcheck --leak-check=full ./demo05.out
3. ==13097== Invalid write of size 4
4. ==13097==    at 0x10918B: main (demo05.cpp:6)
5. ==13097==  Address 0x4e270a8 is 0 bytes after a block of size 40 alloc'd
6. ==13097==    at 0x48485C3: operator new[](unsigned long) (in /usr/libexec/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
7. ==13097==    by 0x10917E: main (demo05.cpp:5)
8. ==13097==

复制代码

可以看到Valgrind输出了内存错误和走漏信息。
其他工具的使用：

1. # callgrind
2. valgrind --tool=callgrind --log-file=log.txt ./demo05.out
3. # cachegrind
4. valgrind --tool=cachegrind --log-file=log.txt ./demo05.out
5. # helgrind
6. valgrind --tool=helgrind --log-file=log.txt ./demo05.out
7. # massif
8. valgrind --tool=massif --log-file=log.txt ./demo05.out

复制代码

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大家好，我是陌尘。
IT从业10年+, 北漂过也深漂过，目前暂定居于杭州，未来不知还会飘向何方。
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